Pagrindinė kameros modulio struktūra ir veikimo principas

Pagrindinė kameros modulio struktūra

I. Kameros sandara ir veikimo principas

Scena nufilmuojama per objektyvą, sugeneruotas optinis vaizdas projektuojamas ant jutiklio, o tada optinis vaizdas paverčiamas elektriniu signalu, kuris konvertuojant iš analoginio į skaitmeninį paverčiamas skaitmeniniu signalu.Skaitmeninis signalas yra apdorojamas DSP ir siunčiamas į kompiuterį apdoroti, o galiausiai konvertuojamas į vaizdą, kurį galima matyti telefono ekrane.

Skaitmeninio signalo apdorojimo (DSP) lusto funkcija: optimizuokite skaitmeninio vaizdo signalo parametrus naudojant sudėtingus matematinius algoritmus ir per USB ir kitas sąsajas perkelkite apdorotus signalus į asmeninius kompiuterius ir kitus įrenginius.DSP struktūros rėmas:
1、 ISP (vaizdo signalo procesorius)
1. IPT (vaizdo signalo procesorius)
2、JPEG kodavimo įrenginys
2. JPEG kodavimo įrenginys
3、 USB įrenginio valdiklis
3. USB įrenginio valdiklis

Yra dviejų tipų įprasti fotoaparato jutikliai,

Vienas iš jų yra CCD (Chagre Couled Device) jutiklis, ty įkrovimo prijungtas įrenginys.
Kitas yra CMOS (papildomas metalo oksido puslaidininkis) jutiklis, tai yra, papildomas metalo oksido puslaidininkis.
CCD pranašumas yra gera vaizdo kokybė, tačiau gamybos procesas yra sudėtingas, kaina yra didelė, o energijos suvartojimas yra didelis.Esant tokiai pačiai raiškai, CMOS yra pigesnis nei CCD, tačiau vaizdo kokybė yra žemesnė nei CCD.Palyginti su CCD, CMOS vaizdo jutiklis naudoja mažiau energijos.Be to, tobulėjant proceso technologijoms, CMOS vaizdo kokybė taip pat buvo nuolat gerinama.Todėl visos dabartinės rinkoje esančios mobiliųjų telefonų kameros naudoja CMOS jutiklius.

Paprasta mobiliojo telefono kameros struktūra
Objektyvas: surinkite šviesą ir projektuokite sceną ant vaizdo terpės paviršiaus.
Vaizdo jutiklis: vaizdo gavimo terpė, kuri lęšio ant paviršiaus projektuojamą vaizdą (šviesos signalą) paverčia elektriniu signalu.
Variklis: skatina objektyvo judėjimą, kad objektyvas į vaizdinės terpės paviršių projektuotų aiškų vaizdą.
Spalvų filtras: žmogaus akis matoma scena yra matomos šviesos juostoje, o vaizdo jutiklis gali atpažinti šviesos juostą labiau nei žmogaus akis.Todėl pridedamas spalvų filtras, išfiltruojantis perteklinę šviesos juostą, kad vaizdo jutiklis galėtų užfiksuoti tikras akimis matomas scenas.
Variklio pavaros lustas: naudojamas valdyti variklio judėjimą ir valdyti objektyvą, kad būtų pasiektas automatinis fokusavimas.
Grandinės plokštės substratas: perduokite vaizdo jutiklio elektrinį signalą į galinį galą.
II.Susiję parametrai ir daiktavardžiai
1. Dažni vaizdo formatai
1.1 RGB formatas:
Tradicinis raudonos, žalios ir mėlynos spalvos formatas, pvz., RGB565 ir RGB888;16 bitų duomenų formatas yra 5 bitai R + 6 bitai G + 5 bitai B. G turi dar vieną bitą, nes žmogaus akys yra jautresnės žaliai spalvai.
1.2 YUV formatas:
Luma (Y) + chroma (UV) formatas.YUV reiškia pikselių formatą, kuriame skaisčio parametras ir spalvingumo parametras išreiškiami atskirai.Šio atskyrimo pranašumas yra tas, kad jis ne tik leidžia išvengti abipusių trukdžių, bet ir sumažina chromos atrankos dažnį, per daug nedarant įtakos vaizdo kokybei.YUV yra bendresnis terminas.Dėl specifinio išdėstymo jį galima suskirstyti į daugybę specifinių formatų.
Chroma (UV) apibrėžia du spalvos aspektus: atspalvį ir sodrumą, kurie atitinkamai žymimi CB ir CR.Tarp jų Cr atspindi skirtumą tarp raudonos RGB įvesties signalo dalies ir RGB signalo ryškumo reikšmės, o Cb – skirtumą tarp mėlynos RGB įvesties signalo dalies ir RGB signalo ryškumo reikšmės.
Pagrindiniai atrankos formatai yra YCbCr 4:2:0, YCbCr 4:2:2, YCbCr 4:1:1 ir YCbCr 4:4:4.
1.3 RAW duomenų formatas:
RAW vaizdas yra neapdoroti duomenys, kuriuos CMOS arba CCD vaizdo jutiklis paverčia užfiksuotą šviesos šaltinio signalą į skaitmeninį signalą.RAW failas yra failas, kuriame įrašoma pirminė skaitmeninio fotoaparato jutiklio informacija ir kai kurie fotoaparato sugeneruoti metaduomenys (pvz., ISO nustatymai, užrakto greitis, diafragmos reikšmė, baltos spalvos balansas ir kt.).RAW yra neapdorotas ir nesuspaustas formatas, kurį galima įsivaizduoti kaip „neapdorotus vaizdo koduotus duomenis“ arba dar ryškiau vadinamą „skaitmeniniu negatyvu“.Kiekvienas jutiklio pikselis atitinka spalvų filtrą, o filtrai paskirstomi pagal Bayer modelį.Kiekvieno pikselio duomenys išvedami tiesiogiai, būtent RAW RGB duomenys
Neapdoroti duomenys (Raw RGB) po spalvų interpoliacijos tampa RGB.

RAW formato vaizdo pavyzdys
2. Susiję techniniai rodikliai
2.1 Vaizdo skyra:
SXGA (1280 x 1024), 1,3 megapikselio
XGA (1024 x 768), 0,8 megapikselio
SVGA (800 x 600), 0,5 megapikselio
VGA (640 x 480), 0,3 megapikselio (0,35 megapikselio reiškia 648 x 488)
CIF (352x288), 0,1 megapikselio
SIF / QVGA (320 x 240)
QCIF (176 x 144)
QSIF / QQVGA (160 x 120)
2.2 Spalvos gylis (spalvos bitų skaičius):
256 spalvų pilkos spalvos skalė, 256 pilkos spalvos (įskaitant juodą ir baltą).
15 arba 16 bitų spalva (aukšta spalva): 65 536 spalvos.
24 bitų spalva (tikroji spalva): kiekviena pagrindinė spalva turi 256 lygius, o jų derinys turi 256 * 256 * 256 spalvas.
32 bitų spalva: be 24 bitų spalvos, papildomi 8 bitai naudojami persidengiančio sluoksnio (alfa kanalo) grafiniams duomenims saugoti.
2.3 Optinis priartinimas ir skaitmeninis priartinimas:
Optinis priartinimas: priartinkite / sumažinkite objektą, kurį norite fotografuoti, reguliuodami objektyvą.Tai iš esmės nepakeičia pikselių ir vaizdo kokybės, tačiau galite padaryti idealų vaizdą.Skaitmeninis priartinimas: iš tikrųjų priartinimo nėra.Tai tiesiog paima iš pradinio vaizdo ir priartina. Tai, ką matote skystųjų kristalų ekrane, yra padidinta, tačiau vaizdo kokybė iš esmės nepagerėja, o pikselių skaičius yra mažesnis už didžiausią fotoaparato galimą vaizdo taškų skaičių.Vaizdo kokybė iš esmės nėra verta, tačiau ji gali suteikti šiek tiek patogumo.
2.4 Vaizdo glaudinimo metodas:
JPEG/M-JPEG
H.261/H.263
MPEG
H.264
2.5 Vaizdo triukšmas:
Tai reiškia vaizdo triukšmą ir trukdžius, o vaizde atrodo kaip pastovios spalvos triukšmas.
2.6 Automatinis baltos spalvos balansas:
Paprasčiau tariant: baltų objektų atkūrimas fotoaparatu.Susijusios sąvokos: spalvos temperatūra.
2.7 Žiūrėjimo kampas:
Jis veikia tuo pačiu principu kaip ir žmogaus akies vaizdavimas, kuris taip pat žinomas kaip vaizdo diapazonas.
2.8 Automatinis fokusavimas:
Automatinį fokusavimą galima suskirstyti į dvi kategorijas: viena yra automatinis fokusavimas pagal atstumą tarp objektyvo ir objekto, o kitas – fokusavimo aptikimo automatinis fokusavimas, pagrįstas aiškiu vaizdu fokusavimo ekrane (ryškumo algoritmas).
Pastaba: mastelio keitimas yra skirtas priartinti tolimus objektus.Pagrindinis dėmesys skiriamas tam, kad vaizdas būtų aiškus.
2.9 Automatinis ekspozicija ir gama:
Tai diafragmos ir užrakto derinys.Diafragma, užrakto greitis, ISO.Gama yra žmogaus akies reakcijos į šviesumą kreivė.
III.Kita kameros struktūra